Fotografian un haz de siete moléculas de ADN suspendido entre dos micropivotes

Esta fotografía obtenida con un microscopio electrónico de transmisión (TEM) muestra una fibra formada por un haz de siete moléculas de ADN en una configuración 1+6, un ADN central rodeado de 6 ADN en una distribución hexagonal; todos tienen la configuración ds ADN lineal (ds λ-DNA config. A). Para lograr esta fotografía electrónica han suspendido el haz de moléculas de ADN entre dos micropivotes de silicio y han hecho un agujero entre ellos por el que ha penetrado el haz de electrones del microscopio. Todo un alarde técnico para una foto que dejará frío a muchos, acostumbrados a ver reconstrucciones 3D de la molécula de ADN átomo a átomo. En esta fotografía la molécula de ADN se intuye (no me atrevo a decir que se ve) en los lugares donde apuntan las flechitas rojas, colocadas para ilustrar la periodicidad del enrollamiento de una de las moléculas de ADN; las flechitas rojas están separadas por 2,7 ± 0,2 nm, cada molécula de ADN enrollada tiene un diámetro de unos 8 nm y el haz 1+6 moléculas de ADN tiene unos 19 nm. El artículo técnico es Francesco Gentile et al., “Direct Imaging of DNA Fibers: The Visage of Double Helix,” Nano Letters, ASAP Nov. 22, 2012.

Fotografiar una molécula de ADN con un microscopio requiere que su resolución espacial sea del orden de la escala atómica; el microscopio electrónico de transmisión cumple con esta condición, pero no está libre de problemas. Por un lado, la molécula de ADN se ha de apoyar en un sustrato que altera su forma. Por otro lado, la molécula sufre daños debido al haz de electrones de alta energía que incide sobre ella. Como resultado, lo que se obtiene es una fotografía ruidosa de una molécula de ADN dañada  (fotografías de ejemplo en Google). Lo ideal sería colocar la molécula de ADN suspendida entre dos pilares en un sustrato con un agujero en medio que permita ajustar el microscopio electrónico para que sea poco “dañino.” Todavía nadie ha logrado hacerlo con una sola molécula de ADN, pero el nuevo artículo en Nano Letters lo ha logrado con haces  (fibras) de pocas moléculas de ADN. Se han utilizado dos configuraciones, la 1+6 mostrada en la figura que abre esta entrada y la 1+6+12 (ver información suplementaria del artículo). La fotografía se ha obtenido con electrones acelerados a 100 keV y una corriente de unos pocos pA (picoamperios); los electrones han incidido sobre el haz de moléculas a través de un pequeño agujero realizado entre los pivotes que lo sujetan.

Quizás no sepas que las primeras imágenes de la molécula de ADN obtenidas por Franklin, Wilkins y Gosling mediante difracción de rayos X se obtuvieron utilizando un procedimiento similar, pero con haces de moléculas de ADN que formaban fibras con un diámetro de decenas de micrómetros, en lugar de las decenas de nanómetros del nuevo experimento. Con los avances actuales en la nanotecnología podemos imaginar que en un futuro no muy lejano se logre fotografiar una sola molécula de ADN colocada entre dos pivotes; pero antes habrá que reducir la energía del haz de electrones, para minimizar el daño que sufre la molécula. También podría mejorarse la resolución hasta alcanzar el nivel de un solo nucleótido. Mientras tanto los autores del estudio tratarán de fotografiar la interacción de diferentes macromoléculas con las moléculas de ADN, algo difícil con las técnicas de microscopia electrónica convencionales (sobre un sustrato plano).

Para acabar, me gustaría destacar que algunos medios se han hecho eco de esta noticia afirmando que se ha logrado fotografiar una sola molécula de ADN por primera vez en la historia, lo que es obviamente falso. No señalaré a nadie con el dedo… pero los titulares sensacionalistas están por doquier y son fáciles de localizar.